Linearer Stromtreiber mit mehreren BJTs parallel

Die einfachste Erweiterung Ihrer Gedanken wäre folgendes Schema:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Dies beinhaltet keine separate Stromüberwachung für jeden der Strom teilenden BJTs,$Q_1$-$Q_3$, aber da ihre Basen zwei sind$V_\text{BE}$Oberirdisch sollte es eine ungefähre ungefähre Aufteilung der Strömungen geben.$V_\text{BE}$Unterschiede zwischen BJTs haben jedoch den größten Einfluss auf die gemeinsame Nutzung$\beta$Variation spielt in dieser Hinsicht keine Rolle.$\beta$Variation spielt bei der Größe eine größere Rolle$R_4$.

Denken Sie daran, dass es Temperaturunterschiede geben wird und dass dies zu noch weiteren Verschiebungen (auf schlechte Weise) in Bezug auf die Aufteilung führen wird. Wenn Sie also helfen können, indem Sie sie in thermische Nähe zueinander bringen, kann dies ein wenig helfen. Auch halten$Q_4$thermisch isoliert, wenn möglich. Es sollte sich nicht so stark über die Umgebung erwärmen müssen, und je besser es von den anderen BJTs isoliert ist, desto besser ist die Regulierung des Gesamtstroms.

Die Stromaufteilung, die vorerst die thermischen Schwankungen ignoriert, basiert auf Folgendem:

$$\begin{align*} I_{\text{E}_1} \approx I_{\text{C}_1} &= I_{\text{S}_1}\cdot\left(e^\frac{V_B-I_{\text{E}_1}}{V_\text{T}}-1\right)\\\\ I_{\text{E}_2} \approx I_{\text{C}_2} &= I_{\text{S}_2}\cdot\left(e^\frac{V_B-I_{\text{E}_2}}{V_\text{T}}-1\right)\\ &.\\ &.\\ &.\\ I_{\text{E}_N} \approx I_{\text{C}_N} &= I_{\text{S}_N}\cdot\left(e^\frac{V_B-I_{\text{E}_N}}{V_\text{T}}-1\right) \end{align*}$$

Ignorieren des Basisstroms von$Q_4$Um das Problem etwas zu vereinfachen, wissen wir auch:

$$\begin{align*} V_{\text{E}_1} = R_1\cdot I_{\text{E}_1} &\approx R_1\cdot I_{\text{S}_1}\cdot\left(e^\frac{V_B-V_{\text{E}_1}}{V_\text{T}}-1\right)\\\\ V_{\text{E}_2} = R_2\cdot I_{\text{E}_2} &\approx R_2\cdot I_{\text{S}_2}\cdot\left(e^\frac{V_B-V_{\text{E}_2}}{V_\text{T}}-1\right)\\ &.\\ &.\\ &.\\ V_{\text{E}_N} = R_N\cdot V_{\text{E}_N} &\approx R_N\cdot I_{\text{S}_N}\cdot\left(e^\frac{V_B-V_{\text{E}_N}}{V_\text{T}}-1\right) \end{align*}$$

Deshalb,

$$\begin{align*} V_{\text{E}_1} &\approx V_\text{T}\cdot\operatorname{LambertW}\left(\frac{R_1\cdot I_{\text{S}_1}}{V_\text{T}}\cdot e^\frac{V_B}{V_\text{T}}\right)\\\\ V_{\text{E}_2} &\approx V_\text{T}\cdot\operatorname{LambertW}\left(\frac{R_2\cdot I_{\text{S}_2}}{V_\text{T}}\cdot e^\frac{V_B}{V_\text{T}}\right)\\ &.\\ &.\\ &.\\ V_{\text{E}_N} &\approx V_\text{T}\cdot\operatorname{LambertW}\left(\frac{R_N\cdot I_{\text{S}_N}}{V_\text{T}}\cdot e^\frac{V_B}{V_\text{T}}\right) \end{align*}$$

Jedes bestimmte Stromverhältnis ist dann:

$$\frac{I_{\text{C}_i}}{I_{\text{C}_j}}=\frac{\operatorname{LambertW}\left(\frac{R_i\cdot I_{\text{S}_i}}{V_\text{T}}\cdot e^\frac{V_B}{V_\text{T}}\right)}{\operatorname{LambertW}\left(\frac{R_j\cdot I_{\text{S}_j}}{V_\text{T}}\cdot e^\frac{V_B}{V_\text{T}}\right)}$$

(Offensichtlich werden Sie wahrscheinlich wollen$R=R_1=R_2=...=R_N$.)

Variation von$I_\text{S}$für BJTs in derselben Familie könnte eine Band von ungefähr ausmachen$30\:\text{mV}$in ihren$V_\text{BE}$. Wenn Sie die thermischen Schwankungen innerhalb eines Bandes von etwa halten können$15\:^\circ\text{C}$, dann ginge es hier um ein anderes$30\:\text{mV}$der Variation in ihrer$V_\text{BE}$. Nennen Sie dies also eine totale Worst-Case-Situation (alle Dinge sind falsch ausgerichtet ) von vielleicht einer Bande von ungefähr$60\:\text{mV}$.

Da der Spannungsabfall über$R=R_1=R_2=...=R_N$ist mindestens 10 mal so viel und wahrscheinlich noch mehr, die aktuelle Aufteilung sollte ziemlich gut bleiben ($\pm 30\:\text{mV}$Variationen vs$700\:\text{mV}$für die Basisspannung von$Q_4$.) Womöglich$10$% Schwankungsbreite der Spannungen über jedem Emitterwiderstand, und daher sollte die Aufteilung eng genug sein, um nützlich zu sein.

Diese Technik kann also funktionieren, denke ich. (Nicht, dass ich es für diesen Umstand getan hätte.) Sie könnten die thermischen Schwankungen beseitigen, indem Sie mehr BJTs (z. B. Sziklai) hinzufügen und daher die gemeinsame Nutzung strenger kontrollieren. Aber ich sehe keinen guten Grund, in dem Fall, in dem Sie posieren, diese Extrameile zu gehen. Das sollte also in Ordnung sein.

Das verbleibende Problem besteht darin, den Wert von festzulegen$R_4$. Offensichtlich gibt es auch breit$\beta$Variation in BJTs und dies hängt auch stark von der Temperatur sowie dem Kollektorstrom ab. Sie müssen also das Datenblatt untersuchen, um den ungünstigsten (kleinsten) Wert für zu bestimmen$\beta$dass Sie erwarten und stellen Sie sicher, dass$R_4$mindestens so viel Basisstrom liefern kann$N$BJTs. Sie benötigen auch einen minimalen Kollektorstrom für$Q_4$.

Beachten Sie, dass wenn die$\beta$Werte sind viel besser als erwartet,$Q_4$muss den Durchhang in seinem eigenen Kollektorstrom aufnehmen. Dies wird sich auf seine auswirken$V_\text{BE}$und damit auch die aktuelle Einstellung. Allerdings eine 10-fache Steigerung$Q_4$'s Kollektorstrom aufgrund eines Vorhersagefehlers, der durch die Annahme des schlimmsten Falls verursacht wird$\beta$Werte würden nur ungefähr bedeuten$60\:\text{mV}$Variation ein$V_\text{BE}$. Es ist unwahrscheinlich, dass Ihre Vorhersage gegenüber dem tatsächlichen Wert so schlecht sein wird. Aber Sie müssen bestimmen, wie akzeptabel dies sein könnte.